基于模型的設(shè)計在plc控制系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用

陳健+張敬宇

【摘要】現(xiàn)階段來看，plc（可編程控制器）在模型設(shè)計基礎(chǔ)上是一種比較新的開發(fā)方式。plc在生產(chǎn)領(lǐng)域和制造領(lǐng)域中有著廣泛的使用，plc作為一種比較先進(jìn)的自動化控制裝置，具有高度的穩(wěn)定性和可靠性。本文將以電梯控制和遠(yuǎn)程水泵控制為實例，將電梯模型轉(zhuǎn)化為plc編程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化文本開發(fā)，導(dǎo)入到plc編碼軟件中，得到電梯模型功能塊之后，編寫電梯的控制程序。

【關(guān)鍵詞】plc；基于模型設(shè)計；開發(fā)應(yīng)用

近年來，基于模型設(shè)計在單片機和DSP等系統(tǒng)中的開發(fā)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，相比起傳統(tǒng)的開發(fā)方式而言，具有強大的優(yōu)勢。一般情況下，先建立起可執(zhí)行的模型，再進(jìn)行仿真調(diào)試，再轉(zhuǎn)化成代碼，最后將代碼下載到目標(biāo)器中進(jìn)行測驗。從2010年開始，plc代碼的自動轉(zhuǎn)換工具——SIMULINK plc CODER能夠?qū)⒒谀Ｐ驮O(shè)計引入到plc控制系統(tǒng)開發(fā)中。在國家提倡建設(shè)節(jié)約型社會的背景下，借助科技的力量，實現(xiàn)水泵的自動化日常管理，是現(xiàn)階段科學(xué)家需要研究的主要課題之一。和發(fā)達(dá)國家相比，我國的水泵管理和控制有很大的發(fā)展空間。plc是一種應(yīng)用比較廣泛的自動化控制裝置，此類工業(yè)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，plc的發(fā)展也在數(shù)字運算和模擬運算等方面取得了比較大的進(jìn)步。本文將以電梯控制和遠(yuǎn)程水泵控制為例，簡要介紹基于模型設(shè)計在plc控制系統(tǒng)開發(fā)過程中的應(yīng)用。

一、plc的基本概念

plc是計算機信息技術(shù)發(fā)展控制裝置與繼電器進(jìn)行完美結(jié)合的結(jié)果。在計算機技術(shù)發(fā)展日益成熟的今天，plc在各種類型方面發(fā)展日益完善，人們可以根據(jù)自身的生產(chǎn)控制需求來選擇不同的plc機型。不管是體積比較大的plc，還是體積比較細(xì)致的plc，均具有各種特殊的功能。伴隨著更多計算機技術(shù)在plc裝置中的植入，plc的穩(wěn)定性和自動化等管理水平均有很大程度的提高。作為一種自動化的工業(yè)開工至裝置，plc已經(jīng)逐漸成為諸多工業(yè)領(lǐng)域的主要控制設(shè)備?；趐lc控制系統(tǒng)，一方面可以實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，另外一方面通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員不用去到現(xiàn)場就可以監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的運作狀態(tài)。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控不難發(fā)現(xiàn)，技術(shù)人員能夠方便利用豐富的軟件和硬件資源，繼而對遠(yuǎn)程對象進(jìn)行高效控制，從而維護(hù)機械設(shè)備能夠正常運行。

二、以電梯模型為例

電梯模型主要包括以下兩個部分：（1）電梯邏輯模塊；（2）信號控制模塊。電梯邏輯模塊主要是用來完成電梯的邏輯功能功能，使用stateflow圖來實現(xiàn)。電梯所在不同漏乘和運動情況定義成不同狀態(tài)，將電梯控制系統(tǒng)變成一個有限狀態(tài)之下。信號控制模塊主要用于接收來自外部按鈕的收入信號，將其送到指示器件中或者電梯邏輯模塊中的某些輸入端。信號控制模塊主要是由若干個信號模塊組合而成的。電梯plc代碼的生成主要是由Simulink plc coder的代碼自動轉(zhuǎn)換，將函數(shù)模型轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化文本，使用工業(yè)自動化供應(yīng)商提供的IDE（集成開發(fā)環(huán)境）編譯之后，在plc中運行。plc代碼的自動生成需要遵循一定的規(guī)范，在自動轉(zhuǎn)換成相關(guān)代碼之前，需要檢查代碼轉(zhuǎn)換是否能夠順利通過。將電梯邏輯模塊和信號控制模塊之間的信號連接在一起裝成一個子系統(tǒng)，將其命名為電梯，右鍵且單擊系統(tǒng)電梯和plc coder，檢查轉(zhuǎn)換過程是否能夠順利通過，一旦不能通過，會有相應(yīng)提示。在建立好系統(tǒng)工程之后，導(dǎo)入生成的文件，由結(jié)構(gòu)化文本構(gòu)成的功能電梯模塊，自動定義好輸入量、輸出量以及中間變量等。點擊功能模塊下的標(biāo)簽，查看內(nèi)部邏輯的變量。

三、基于plc的遠(yuǎn)程水泵控制系統(tǒng)設(shè)計

plc在整個水泵的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，扮演者是非常重要的一個角色。首先，需要選擇匹配的遠(yuǎn)程水泵控制器文本顯示器。在實現(xiàn)plc的使用過程中，選擇一款性能良好的編程終端具有十分重要的價值和意義。基于plc遠(yuǎn)程水泵控制系統(tǒng)，借鑒同行研究結(jié)果和相關(guān)建議等，選擇合適的文本顯示器，與plc進(jìn)行對接和連線監(jiān)控。其次，采用分層設(shè)計方法。發(fā)揮設(shè)計現(xiàn)場控制層的作用，在啟用plc之前，根據(jù)事先調(diào)查好的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程數(shù)據(jù)的掃描。在整個過程中，plc按照掃描方式讀入到plc所有終端上的輸入信號中，將輸入信號存入到映像區(qū)域中。最后，在plc水泵控制系統(tǒng)中，設(shè)計一整套中央控制層，實現(xiàn)對整個水泵遠(yuǎn)程系統(tǒng)的操作控制。在此系統(tǒng)中，建立專門的水泵運行管理按鈕。

四、結(jié)束語

采用基于模型設(shè)計方法，通過STATEFLOW建立的電梯控制模型，再使用simulink plc coder代碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化文本，導(dǎo)入到plc編程軟件之中，從而實現(xiàn)對電梯的邏輯控制。在水泵使用比較謎底的生產(chǎn)企業(yè)中，投入運行之后，取得的相關(guān)效果較為顯著，從而顯著提高了水泵的自動化生產(chǎn)水平，有效改善水泵使用效果，降低用工成本。plc作為一種先進(jìn)化且自動化的控制裝置具有很大的推廣價值，在本文設(shè)計的基于模型設(shè)計的plc遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)開發(fā)中，對水泵和電梯的日產(chǎn)管理和維護(hù)等有很大提高。相比起傳統(tǒng)的開發(fā)方式來說，基于模型的設(shè)計在設(shè)計階段中可以不斷完善模型，繼而避免產(chǎn)生錯誤或者程序缺陷等，代碼的自動生成提高了代碼的質(zhì)量，使得開發(fā)的速度得到有效提高。

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作者簡介：

張敬宇（1986.3-），男，遼寧沈陽人，大專，主要從事電氣自動化方面研究。